Titel: Herstellung der elektrischen Glühlampe.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 300–301)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318079

Herstellung der elektrischen Glühlampe.

Einleitung. Das Prinzip der elektrischen Glühlampe beruht bekanntlich auf der Temperaturerhöhung eines stromdurchflössenen Drahtes.

Die ersten praktischen Versuche geschahen im Jahre 1844 durch den englischen Ingenieur de Moleyns mit einer in eine. Kristallkugel eingeschlossenen Platindraht-Spirale. Diese Versuche, die 1847 durch Pétrie und 1858 durch M. de Chanzy wieder aufgenommen wurden, hatten nur wenig Erfolg: Man erhielt ein Scheines Licht erst dann, wenn die Temperatur so hoch gestiegen war, dass das Platin beinahe schmolz. Selbst mit den feuerbeständigsten Metallen erzielte man keine besseren Erfolge, da jedes zufällige Anwachsen des Stromes ein Durchschmelzen des Drahtes herbeiführte. Edison suchte diesem Uebelstande abzuhelfen mit Hilfe eines automatisch arbeitenden Regulators in Form eines Widerstandes; jedoch war die Anordnung umständlich und nicht im Stande, das mehr oder weniger rasch eintretende Reissen des Platindrahtes zu verhindern.

Auch die Anwendung von kleinen Stäbchen aus Retortenkohle, die King und Starr im Jahre 1845 versuchten, hatte keinen Erfolg; die Stäbchen waren zwar unschmelzlich, dagegen zerstäubten und verbrannten sie allmählich.

In den Jahren 1873 bis 1876 stellten die russischen Physiker Lodiguyne, Koslau, Kohn und Boulignine einige Modelle von Glühlampen her mit einem Kohlenfaden in einer geschlossenen Glocke.

Erst die Entdeckung Edisons bei seinen Versuchen mit Platin brachte die Lösung des Problems; er fand, dass Platin, wenn es im luftleeren Raume zum Glühen gebracht wurde, physikalisch verändert wurde, indem das in seinen Molekülen eingeschlossene Gas entwich, und das Metall dadurch viel härter und elastischer wurde. Er bemerkte auch die wichtige Tatsache, dass verkohlte Pflanzenfasern ebenso behandelt, die gleichen Eigenschaften annahmen.

Obgleich so der springende Punkt erkannt war, blieben doch noch genug andere Schwierigkeiten zu überwinden. Man musste sehr feine, gleichmässige Kohlefäden herstellen; auf einfache und billige Weise ein beinahe vollkommenes Vakuum erzeugen, wie man es bisher nur sehr schwierig in den besten Laboratorien erhalten konnte; die beiden Enden des Kohlefadens mit dem äusseren Stromkreis verbinden, ohne dass die Verbindungsstellen sich leicht erhitzten oder zerstört wurden; endlich die Lampe so luftdicht abschliessen, dass die Luft auch nicht durch die Einführungsstellen der Drähte, die sich infolge der Erwärmung stetig ausdehnten und zusammenzogen, eindringen konnte.

Alle diese Schwierigkeiten sind überwunden worden, und heutzutage bildet die Herstellung der Glühlampen mit verkohlten Cellulosefaden einen eigenen Industriezweig, den wir etwas näher betrachten wollen.

Beschreibung der Glühlampe. Eine elektrische Glühlampe besteht in der Hauptsache aus einem Kohlefaden in einer luftleeren Glasbirne. Der Faden muss ausserordentlich fein sein; für eine 10 kerzige Lampe bei 110 Volt, hat er einen Durchmesser von 0,05 mm und ein Gewicht von 0,0014 gr. Am Sockel der Lampe ist aus Kupferblech eine Fassung angebracht, die eine bequeme Verbindung mit der Stromzuleitung ermöglicht. Der Kohlefaden selbst wird nicht nach aussen geführt, sondern an Metalldrähte angeschlossen, die aus drei verschiedenen Metallen(Nickel, Platin, Kupfer) bestehen. In den Lampen von Edison wurde der Kohlefaden unmittelbar an das Platin durch einen galvanoplastischen Kupferniederschlag angeschlossen; heutigentags macht man aus Billigkeitsgründen das Platin nur so lang, dass es durch das Glas hindurchgeht, und verwendet als Anschluss im Inneren Nickeldrähte, aussen Kupferdrähte.

Selbsttätiges Schweissen der Drähte. Um eine Glühlampe herzustellen, lötet man zuerst vor einer Stichflamme an die kleinen Platindrähte einen Nickel- und einen Kupferdraht: legt zwei solche Stücke in ein Glasrohr, erweitert dieses vor der Lötflamme zu einem Trichter, während man das andere zylindrische Ende mit einer Zange so abplattet, dass die beiden Platindrähte eingeschlossen sind. Da das Platin ungefähr den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Glas hat, verhütet man, dass an der Einfuhrungsstelle Luft eindringen kann.

Zweckmässig wird man sich noch überzeugen, ob überall gutleitende metallische Verbindung besteht, indem man die Drähte in den Stromkreis einer kleinen elektrischen Lampe schaltet und an deren Aufleuchten erkennt, dass keine Unterbrechungsstelle vorhanden ist.

Die Herstellung und Installation des Glühfadens. Der Faden muss sehr dünn sein und hohen Widerstand besitzen, um glühend zu werden, sehr fest sein, um bei der Ausdehnung nicht zu brechen, sehr feuerbeständig, um weder zu schmelzen noch zu verdampfen. Einen solchen Faden erhält man, indem man Cellulose – eine Substanz, die in fast reinem Zustande im Papier, Baumwolle, Holz und vegetabilischen Stoffen vorkommt – in einer Lösung von Chlorzink auflöst. Man verwendet die Cellulose und ihr Lösungsmittel in folgenden Verhältniszahlen:

Zigarettenpapier, Reisstroh, Filtrierpapier,
Baumwolle, reine Cellulose

5 g
Reines neutrales Chlorzink 100 „
Destilliertes Wasser 50 „

Auf diese Weise erhält man eine syrupartige zähe Flüssigkeit, ähnlich dem Kollodium. Dieselbe wird langsam und vorsichtig erwärmt, ohne dass sie ihre graublaue Farbe in ein Braun verwandeln darf. Diese breiartige Masse presst man durch ein Drahtnetz und erhält so blaue Fäden, die man in 90 v. H. Methylalkohol fallen lässt. Diese Fäden, denen man verschiedene Formen geben kann, sehen nach dem Trocknen aus wie Pferdehaare. Die ganze Herstellung erinnert an die der künstlichen Seide.

Um die Enden des Fadens mit den Nickeldrähten zu verbinden, benutzt man folgende Erscheinung: wenn man in einen flüssigen Kohlenwasserstoff, wie Petroleum, einen heissen Draht eintaucht, schlägt sich die Kohle des Kohlenwasserstoffes auf dem Faden nieder und zwar in gegebener Zeit umsomehr, je höher die Temperatur ist.

Der Löteapparat besteht aus einem kleinen mit Petroleum gefüllten Metallzylinder, dessen Deckel im Inneren eine Vorrichtung trägt, um die 4 Enden, des Fadens und der Drähte zusammenzuhalten, aussen sind 2 Klemmen, uni den Strom zuzuführen. Dadurch, dass sich an der Verbindungsstelle Kohle niederschlägt, wird das Löten bewirkt. Man beginnt mit schwachem Strom, und steigert ihn allmählich, bis ein genügender Niederschlag entstanden ist.

Die bei dieser Arbeit entstehenden Petroleumdämpfe sind für |301| die Arbeiter sehr schädlich, sodass in diesem Raume besonders für gute Lüftung zu sorgen ist.

Verstärken des Fadens. Nachdem der Faden auf den Zuleitungen befestigt ist, muss er durch einen Niederschlag von Kohle auf seiner ganzen Länge verstärkt werden, damit er kräftiger wird, und einen gleichmässigen Querschnitt, sowie eine feste gleichmässige Oberfläche erhält. Dies geschieht, indem man den Faden in eine kohlenwasserstoffhaltige Atmosphäre bringt und ihn von einem Strom durchmessen lässt; dabei erwärmen sich die schwachen Stellen wegen ihres höheren Widerstandes stärker. Der Kohlenwasserstoff wird zerlegt und die Kohle schlägt sich gerade an den schwächsten Stellen am meisten nieder. Dieser Niederschlag bildet eine glänzende Schicht mit einem hohen Ausstrahlungsvermögen, gleichzeitig entfernt die hohe Temperatur das in den Molekülen eingeschlossene Gas und macht so den Faden noch fester.

Gewöhnlich besteht der Apparat aus einer Glasglocke auf einer Kautschukplatte. Im Inneren werden 1–2 Fäden an die Klemmen eines elektrischen Stromes angelegt. Ein Dreiweghahn verbindet das Innere einmal mit einer Luftpumpe, einmal mit einem Gasbehälter, ein anderer Hahn lässt die äussere Luft eintreten.

Zunächst lässt man die Luft durch die Pumpe verdünnen, dann das Gas einströmen und den Faden durch den elektrischen Strom zum Glühen bringen. Durch den Niederschlag verringert sich der Widerstand des Fadens allmählich, und bei gegebener Spannung steigt der Strom an. Es ist nun Sorge getragen, dass der Strom selbsttätig unterbrochen wird, sobald der Widerstand sich bis zu einer gegebenen Grösse verringert hat.

Widerstandsmessung des Fadens. Der Faden wird auf seinen Widerstand geprüft in der Wheatstoneschen Brückenkombination mit sehr empfindlichem Galvanometer.

Vorbereiten der Glasbirne zum Auspumpen. An den kleinen Glastrichter, dessen Boden den Faden trägt, wird eine Glasbirne angeschmolzen vor der Stichflamme eines Gebläses, sodann gegenüber dem Sockel der Lampe eine Glasröhre, die es gestattet, die Birne an die Quecksilberpumpe anzuschliessen.

Auspumpen der Lampe. In Frankreich wird zum Auspumpen meistens die Quecksilberpumpe von Sprengel benützt, die ununterbrochenen Betrieb gestattet. Die Luftverdünnung muss bis auf ein hundertstel Millimeter Quecksilber getrieben werden.

Die schematische Darstellung dieser Pumpe ist in nebenstehender Figur gegeben. Bei F sind die auszupumpenden Lampen mit ihren Glasröhren angeschmolzen. E ist ein Behälter mit Phosphorsäureanhydrit, ein Stoff, der die Feuchtigkeit der Luft aufnehmen soll; A und B sind Glasbehälter, die unter sich mit Kapillarrohren in Verbindung stehen; C und D sind Quecksilberbehälter. Die Wirkungsweise der Pumpe ist die folgende: bei U ist eine gewöhnliche Luftpumpe angeschlossen. Ist das Vakuum bereits bis zu einem gewissen Punkte fortgeschritten, dann fliesst Quecksilber aus dem Behälter D, der natürlich nicht mehr als 76 cm unter A stehen darf, nach A und fällt durch die Kapillarrohre nach dem Behälter B und fliesst nach dem Behälter C, der natürlich mehr als 76 cm unter B stehen muss. Das Herunterfallen des Quecksilbers in den engen Rohren befördert das Auspumpen das Glasbirnen. Ein Quecksilbermanometer aber gestattet die bereits erreichte Luftleere zu beurteilen. Von Zeit zu Zeit werden die Lampen mit einer Gasflamme erwärmt, wodurch die Entfernung des eingeschlossenen Gases erleichtert wird.

Die Sprengelsche Pumpe hat den grossen Nachteil, dass die Arbeiter sehr leicht sich Quecksilbervergiftungen zuziehen. Ausserhalb Frankreich verwendet man daher lieber die Pumpe von Malignani bei der die Ventile unter Oel arbeiten, und die ein beinahe ebenso gutes Vakuum ergibt, wie die Sprengelsche, ohne deren Nachteile zu besitzen.

Das Auspumpen soll nicht Mos die Luft aus den Glasbirnen entfernen, sondern auch das in dem Kohlefaden befindliche Gas, da die Kohle die Eigenschaft hat, mehr Gas, als ihr eigenes Volumen beträgt, absorbieren zu können. Diese Luft muss entfernt werden, einerseits, da sonst der Faden unter der Wirkung des Stromes verbrennt, andererseits, da der Faden auch durch die mechanische Einwirkung der Luft zerstäubt, denn beim Schliessen des Stromes wird die Luft infolge der Erwärmung gewaltsam ausgetrieben, und reisst dabei kleine Stäubchen Kohle mit sich, die als schwarzer Niederschlag am Glas wieder zum Vorschein kommen. Dieser Vorgang wiederholt sich, da die Kohle beim Ausschalten das Gas wieder ansaugt, beim jedesmaligen Stromschluss und muss daher bald den Faden zerstören.

Textabbildung Bd. 318, S. 301

Die Prüfung der Lampen auf die Luftleere geschieht mit einem Induktionsapparat. Wenn die Lampe das richtige Vakuum besitzt, dann erscheint das elektrische Licht in der Lampe in Form von, glänzenden Streifen, die abwechseln mit dunkeln Stellen.

Befestigen des Sockels der Lampe. Die beiden Kupferdrähte, die aus der Lampe herauskommen, müssen noch an zwei Kupferplättchen angelötet werden, und diese selbst je nach der gewünschten Fassung bearbeitet werden.

Photometrierung. Die einzelnen fertigen Lampen werden meist mit dem Bunsenphotometer gemessen. Mit Vorteil kann man auch die elektrische Energie messen, die zuzuführen ist, um eine bestimmte Helligkeit hervorzubringen.

Lampen mit mattem Glase werden hergestellt, indem man die fertige Lampe durch ein Sandstrahlgebläse mattiert.

Das Ueberziehen eines Teiles der Lampe mit einem Spiegel als Reflektor wird meist in eigenen Fabriken ausgeführt.

(Nach Le génie civil. S. 121.)

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